江南大学董玉明ACB：铜原子对-COF光催化CO2还原制C2H6

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本文亮点

1. 创新性地提出了一种光催化剂设计策略，通过将 Cu 原子对对精准锚定在具有良好光吸收的共价有机框架上。

2. 该催化剂可以使光生电子定向迁移和富集到金属活性中心，以促进 CO ₂ 活化和还原的同时稳定 CO 中间体，最终实现 CO ₂ 制 C ₂₊ 产物。

3. 催化剂中铜原子对能够有效提高 C ₂₊ 产物的效率和选择性。

图文解析

图 1 催化剂 Cu@Py-BTDA-COF 的合成

在 Cu@Py-BTDA-COF 的合成中选择了初始配位方法 ， 以在 COF 框架中建立均匀的 Cu 物种 ， 其中 Cu² ⁺ 首先与含有噻吩位点的 [2,2']- 联噻吩 -5,5'- 二甲醛 反应 ， 然后再与 4,4',4'',4'''-( 芘 -1,3,6,8- 四基 ) 四苯胺 结合。这种方法确保了 Cu 的均匀排列，从而增加了形成均匀 Cu 原子对的可能性 （图 1 ）。

图 2 催化剂 Cu@Py-BTDA-COF 与 铜原子对的结构表征

XRD 与 FT-IR 验证了 Cu@Py-BTDA-COF 框架的合成（图 2a-b ）。 AC HAADF-STEM 图像 上显示了 Cu@Py-BTDA-COF 基底上存在排列相近的亮点 ， 验证了框架中铜原子对的存在 （ 图 2c ） 。为了进一步研究 Cu@Py-BTDA-COF 中 Cu 的化学环境和局部配位结构，进行了 X 射线光电子能谱 ( XPS) 和 X 射线吸收近边结构（ XANES ）。图 2d 证实了 N 原子与 Cu 原子的结合。 Cu@Py-BTDA-COF 的 Cu K 边 X 射线吸收近边结构（ XANES ）谱表明 Cu 物种的平均氧化态为 0-2 ，与 XPS 结果一致。此外， Cu@Py-BTDA-COF 在 1.5 和 2.4 Å 处显示出两个峰，可以归因于 Cu-N 和 Cu-Cu 键（图 2e ）。此外， WT-EXAFS 进一步揭示了

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